JPH08307004A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高出力動作しかつ従来よりＣＯＤ破壊限界が
高いファブリ・ペロ型の半導体レーザを提供する。 【構成】 ファブリ・ペロ型の半導体レーザにおける半
導体材料部分１１の一方の端面１１ｘに、第１および第
２の誘電体膜１３ａ，１３ｂで構成された端面膜１３で
あって、これら２層の誘電体膜それぞれの膜厚および発
振光に対する屈折率が、半導体レーザの設計上当該半導
体レーザの出射端面１７に要請される前記発振光に対す
る反射率を確保でき然も前記半導体材料部分の端面１１
ｘとこれに接する誘電体膜１３ｂとの界面における光電
場強度を最少若しくはその近傍の値にできる膜厚および
屈折率となっている、端面膜１３を具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ（以
下、「ＬＤ」と略記することもある。）およびその製造
方法に関し、特に高出力動作時における半導体材料部分
（後述する。）の端面（ＬＤ端面とは区別する意味。）
の破壊（catastrophic optical damage：「ＣＯＤ破
壊」と略記することもある。）を防止するために好適な
構造を有したファブリ・ペロ型のＬＤおよびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】典型的なファブリ・ペロ型のＬＤは、劈
開により形成される２つの端面を持つ半導体材料部分と
これを駆動する所定電極とを具えた構造となっている。
ここで半導体材料部分は、典型的には、活性層およびこ
れを挟む上下クラッド層で構成される。ただし、この半
導体材料部分における２つの端面は、劈開ではなく好適
なエッチング手段によって形成されることもある。

【０００３】このようなファブリ・ペロ型のＬＤにおい
てその高出力化を図る場合、一般には、半導体材料部分
の２つの端面のうちの少なくとも一方の端面に、この端
面でのレーザ発振光（以下、「発振光」ともいう）に対
する反射率を低くするための端面膜を設けること、が行
なわれる。この端面膜は典型的には１層の誘電体膜で構
成される。この端面膜とこれが形成された半導体材料部
分の端面とで構成される複合共振器ミラーにより、ファ
ブリ・ペロ型のＬＤの出射端面（以下、「ＬＤ端面」若
しくは「ＬＤ出射端面」ともいう）が構成される。そし
てこの端面膜の屈折率および膜厚それぞれは、このファ
ブリ・ペロ型のＬＤの設計上の要請（例えば発振開始し
きい値（以下、「しきい値」ともいう）や駆動電流の大
きさ等）を満足する反射率が上記出射端面において得ら
れるように、決められていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ファブリ・
ペロ型のＬＤではその高出力化を進める上でいわゆるＣ
ＯＤ破壊の防止が重要となる。ＣＯＤ破壊は半導体材料
部分の端面に存在する非発光中心が発振光を吸収し発熱
することにより生ずる熱破壊が原因で起こるとされてい
る。このため、従来から、非発光中心を極力含まない半
導体材料を得ることができる結晶成長技術に関する研
究、あるいは非発光中心を含む半導体材料から非発光中
心を除去する技術に関する研究がなされてきているが、
現在のところ有効な手だてが確立されていない。そこ
で、この出願に係る発明者はファブリ・ペロ型のＬＤで
の半導体材料部分の端面と端面膜との界面における光電
場強度を低減することによって、ＣＯＤ破壊の発生を従
来より改善できないかと考えた。しかし、そのために
は、以下に説明するような解決すべき問題があることが
詳細な研究で明らかになった。

【０００５】端面膜を１層の誘電体膜で構成した場合の
ファブリ・ペロ型のＬＤでの、半導体材料部分の端面と
端面膜との界面における光電場強度｜Ｅ^A ｜² およびこ
のＬＤの出射端面での反射率Ｒ^A は、誘電体膜の屈折率
がｎ₁ ^A、厚さがｄ₁ ^A、半導体材料部分の屈折率がｎ₂ ^Aで
ある場合、次の式で与えられることが知られている（例
えば文献Ｉ：オフ゜ティカル フ゜ロハ゜ティス゛ オフ゛ シンソリット゛フィルムス゛(OP
TICAL PROPERTIES OFTHIN SOLID FILMS),(1991),pp.69
〜74の４．８項）。なお、Ｅ^A やＲ^A などの記号におけ
る上付きのＡは、後の実施例で示される式と区別する意
味の添え字にすぎないことは付記しておく（以下、同
様。）。

【０００６】

【数３】

【０００７】ただし、この式において、λは当該ＬＤの
発振光の波長、ｒ₁ ^Aおよびｔ₁ ^Aは半導体材料部分と端面
膜との界面での発振光に対する反射率および透過率、ｒ
₀ ^Aおよびｔ₀ ^Aは端面膜と外部との界面での発振光に対す
る反射率および透過率、Ｅ₂ ^{+ A} は半導体材料部分の内部
から端面膜に向かう光電場、Ｅ₂ ^-A は半導体材料部分で
端面膜側から内部に向かう光電場、Ｅ₀ ^+A は端面膜から
外部に向かう光電場をそれぞれ示す。なお、式中のパラ
メータの説明において半導体材料部分とはレーザ光が主
に伝搬する部分のことであり典型的には活性層である
（以下、同様。）。

【０００８】この式の意味を理解し易くするため、発振
波長λを９８０ｎｍとしかつ端面膜の膜厚ｄ₁ ^Aをλ／４
ｎ₁ ^Aとした場合のファブリ・ペロ型のＬＤの、種々の屈
折率ｎ₁ ^Aに対する光電場強度｜Ｅ^A ｜² と、反射率Ｒ^A
とを上記式より計算した結果を、図６（Ａ）および
（Ｂ）に示した。ただし、半導体レーザはＧａＡｓ系の
材料で構成されたものを仮定している。したがって、半
導体材料部分の屈折率は３．５としている。またこれら
図６（Ａ）、（Ｂ）において横軸は、屈折率ｎ₁ ^Aを示
す。また、図６（Ａ）における反射率は％による表示で
はなく絶対値による表示としてある。また、図６（Ｂ）
において横軸は任意単位で示してある。

【０００９】この図６から、１層の誘電体膜で端面膜が
構成されたＬＤでの、半導体材料部分の端面と端面膜と
の界面近傍の光電場｜Ｅ^A ｜² は、端面膜と半導体材料
との屈折率差が小さいほど（すなわちｎ₁ ^Aが半導体材料
部分の屈折率３．５に近づく程）小さくなり、一方、Ｌ
Ｄ出射端面での反射率Ｒ^A は端面膜と半導体材料部分と
の屈折率差がある特定の値の時に最少となることが分か
る。したがって、ＬＤを高出力化しようとして、ＬＤの
出射端面の反射率Ｒ_A を、ＬＤのしきい値をあまり高く
しない範囲で小さくするように設計すると、半導体材料
部分の端面と端面膜との界面での光電場強度｜Ｅ^A ｜²
は必ずしも極小にはならず結局ＣＯＤ破壊を招く要因を
実質的に除去できないことが分かる。

【００１０】また、屈折率ｎ₁ ^Aを図６（Ａ）においてＬ
Ｄ端面の反射率Ｒ^A が最少となるときの屈折率（ここで
はｎ₁ ^A＝１．８とする）としかつ発振波長λを９８０ｎ
ｍとした場合での、端面膜の膜厚ｄ₁ ^Aに対する光電場強
度｜Ｅ^A ｜² および反射率Ｒ^A を上記式により計算した
結果を、図７（Ａ）および（Ｂ）に示した。

【００１１】この図７から、端面膜が発振光の波長の１
／４ｎ₁ ^Aの厚さのときに、ＬＤ端面の反射率Ｒ^A と光電
場強度｜Ｅ^A ｜² とは極小になることが分かる。しか
し、反射率Ｒ^A が０ではレーザ共振器が成立しないの
で、反射率は０より大きい所定の値とされるので、この
図７からわかるように、ＬＤの出射端面の反射率を所定
の値にできたとしてもＣＯＤ破壊を招く要因である半導
体材料部分と端面膜との界面での光電場強度は極小値か
らずれてしまう。

【００１２】上述の説明から理解できるように、端面膜
を１層の誘電体膜で構成したファブリ・ペロ型のＬＤで
は、ＬＤの設計から要請されるＬＤ出射端面の反射率を
得る為の条件と、ＣＯＤ破壊を回避するために要請され
る半導体材料部分と端面膜との界面での光電場強度を極
小にするための条件とを同時に満足することは一般には
実現できないという問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、この出願の第一
発明の半導体レーザによれば、ファブリ・ペロ型の半導
体レーザにおいて、半導体材料部分における２つの端面
のうちの少なくとも一方の端面に、少なくとも２層の誘
電体膜で構成された端面膜であって、該少なくとも２層
の誘電体膜それぞれの膜厚および発振光に対する屈折率
が、半導体レーザの設計上当該半導体レーザの出射端面
に要請される前記発振光に対する反射率を確保でき然も
前記半導体材料部分の端面とこれに接する誘電体膜との
界面における光電場強度を最少若しくはその近傍の値に
できる膜厚および屈折率となっている、端面膜を具えた
ことを特徴とする。

【００１４】また、この出願の第二発明の半導体レーザ
の製造方法によれば、２つの端面を有した半導体材料部
分と該２つの端面のうちの少なくとも一方の端面に設け
られた端面膜とを具え、該端面膜とこれが設けられてい
る半導体材料部分の端面とから成る半導体レーザ端面の
反射率が半導体レーザの設計上要請される反射率とされ
ているファブリ・ペロ型の半導体レーザを製造するに当
たり、前記端面膜を少なくとも２層の誘電体膜で構成
し、前記少なくとも２層の誘電体膜おのおのの屈折率お
よび膜厚を、前記要請される反射率を満たし然も前記要
請される反射率において前記半導体材料部分の前記端面
とこれに接する誘電体膜との界面での光電場強度が最少
若しくはその近傍の値となるような屈折率および膜厚と
なるよう調整して、前記端面膜を形成することを特徴と
する。

【００１５】なお、これら第一および第二発明におい
て、光電場強度が最少とは、前記要請される反射率が得
られることを前提に理想的には光電場強度が最少（極
小）となることが好ましいという意味である。また、光
電場強度が最少値の近傍とは、ＬＤに予定されている駆
動条件に対しＣＯＤ破壊の防止の仕様を満足できる範囲
において光電場強度の最少値の近傍の範囲の値も含むと
いう意味である。

【００１６】

【作用】この出願の第一および第二発明によれば、端面
膜の設計に当たり、ＬＤ出射端面に要請される反射率と
いうパラメータに加え半導体材料部分の端面での光電場
強度というパラメータも考慮される。また、端面膜を少
なくとも２層の誘電体膜で構成するようにしたので、後
述の図３〜図５を参照して説明する事項からも理解出来
る様に、反射率というパラメータと光電場強度というパ
ラメータとをそれぞれ独立に設定出来る自由度が生じ
る。

【００１７】また、この出願の第二発明の半導体レーザ
の製造方法によれば、半導体レーザの設計上で半導体レ
ーザの出射端面に要請される反射率を確保すると共に、
実用上仕様可能な複数のコーティグ材料を用い上記要請
下で、半導体材料部分の端面近傍における光電場強度を
最少若しくはその近傍の値にできる製法が提供できる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照してこの出願の第一および
第二発明の実施例について併せて説明する。ただし、説
明に用いる各図はこの発明を理解出来る程度に概略的に
示してある。また、説明に用いる各図において同様な構
成成分については同一の番号を付し、その重複する説明
を省略することもある。

【００１９】図１は実施例のファブリ・ペロ型の半導体
レーザ１０の要部の構造を模式的に示した図である。こ
の図１は、ちょうど、半導体レーザ１０をレーザ共振器
の長手方向に沿って切った切り口を示した図に相当す
る。なお、図１では、基板や駆動用電極などの図示を省
略してあることは理解されたい。

【００２０】この図１において、１１は半導体材料部分
を示し、１３はこの発明に係る端面膜を示し、１５は高
反射膜を示し、１７は半導体レーザの出射端面を示す。

【００２１】ここで、半導体材料部分１１は、この実施
例の場合、活性層１１ａと、該活性層１１ａを挟んでい
る下側クラッド層１１ｂおよび上側クラッド層１１ｃと
を具えた構成となっている。さらにこの半導体材料部分
１１は対向する２つの端面１１ｘ，１１ｙを具えてい
る。これら端面１１ｘ，１１ｙは、周知の通り、半導体
レーザの製造に用いた半導体材料を劈開すること或はエ
ッチングすることで形成される。

【００２２】また、端面膜１３は、半導体レーザ１０の
外部側に位置する第１の誘電体膜１３ａおよび前記半導
体材料部分１１の端面に接する第２の誘電体膜１３ｂの
２層の膜で構成してある。すなわち、半導体材料部分１
１の２つの端面のうちの一方の端面（この場合は端面１
１ｘ）に順に設けた第２の誘電体膜１３ｂと第１の誘電
体膜１３ａとで構成してある。この端面膜１３について
の詳細は後述する。

【００２３】また、高反射膜１５は、半導体材料部分の
２つの端面１１ｘ，１１ｙのうちのこの場合は端面１１
ｙに設けてあり、発振光の閉じ込めに好適な反射率を有
した誘電体膜で構成してある。

【００２４】また、半導体レーザの出射端面１７は、こ
の場合、半導体材料部分の端面１１ｘと端面膜１３とか
らなる部分で構成される。

【００２５】次に、端面膜１３について詳述する。この
端面膜１３の一方の構成成分である第１の誘電体膜１３
ａのレーザ発振光（以下、「発振光」ともいう。）に対
する屈折率をｎ₁ 、膜厚をｄ₁ 、他方の構成成分である
第２の誘電体膜１３ｂの前記発振光に対する屈折率をｎ
₂ 、膜厚をｄ₂ とした場合、これらｎ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂お
よびｄ₂ は、半導体レーザ１０の設計上半導体レーザの
出射端面１７に要請される前記発振光に対する反射率Ｒ
を確保でき然も前記半導体材料部分１１の端面１１ｘと
これに接する誘電体膜すなわち第２の誘電体膜１３ｂと
の界面における光電場強度｜Ｅ｜² を最少若しくはその
近傍の値にできる膜厚および屈折率となっている。

【００２６】そして、このようにｎ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂ およ
びｄ₂ を設定することは、例えば、次の方法で行なうこ
とができる。すなわち、下記式で与えられる半導体レー
ザ出射端面での発振光に対する反射率Ｒを前記要請され
る反射率とでき然も下記式で与えられる前記半導体材料
部分の端面と前記第２の誘電体膜との界面における光電
場強度｜Ｅ｜² を最少若しくはその近傍の値にできる屈
折率および膜厚となるように、これら第１および第２の
誘電体膜を構成する材料をそれぞれ選択しかつ膜厚をそ
れぞれ制御する。

【００２７】

【数４】

【００２８】ただし、式中、λは当該半導体レーザにお
ける発振光の波長、ｎ₃ は前記半導体材料部分（ここで
は活性層１１ａ）の前記発振光に対する屈折率、ｎ₀ は
空気の前記発振光に対する屈折率、ｒ₀ およびｔ₀ は前
記第１の誘電体膜１３ａと外部との界面での前記発振光
に対する反射率および透過率、ｒ₁ およびｔ₁ は前記第
１の誘電体膜１３ａと前記第２の誘電体膜１３ｂとの界
面での前記発振光に対する反射率および透過率、ｒ₂ お
よびｔ₂ は前記半導体材料部分の端面１１ｘと前記第２
の誘電体膜１３ｂとの界面での前記発振光に対する反射
率および透過率、Ｅ₃ ⁺は前記半導体材料部分内でその端
面に向かう光電場、Ｅ₃ ^-は前記半導体材料部分内でその
端面から内部に向かう光電場、Ｅ₀ ⁺は前記第１の誘電体
膜１３ａから外部に向かう光電場をそれぞれ示す。この
式自体は、例えば上記文献Ｉ「オフ゜ティカル フ゜ロハ゜ティス゛ オフ゛
シンソリット゛フィルムス゛(OPTICAL PROPERTIES OF THIN SOLID FIL
MS),(1991),pp.69 〜74の４．８項）」に示されてい
る。なお ｎ₁ 、ｄ₁ 等の各記号（パラメータ）の意味
を視覚的に明瞭にするために、図１の構造とｎ₁ 、ｄ₁
等の各記号との関係を図２に示した。

【００２９】しかし、ｎ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂ およびｄ₂ を上
記式を考慮し制御するという上記の説明では漠然として
いるので、先ず、上記反射率Ｒと上記ｎ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂
およびｄ₂ との関係、並びに、上記光電場強度｜Ｅ｜²
と上記ｎ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂ およびｄ₂ との関係についてそ
れぞれ説明する。このため、半導体レーザの設計上要請
される発振波長λが９８０ｎｍであり、かつ、第１の誘
電体膜１３ａの構成材料としてＴｉＯ₂ を用い、第２の
誘電体膜１３ｂの構成材料としてＡｌ₂ Ｏ₃ を用いる場
合を仮定し、第１および第２の誘電体膜１３ａ，１３ｂ
の膜厚を種々に変えた場合の反射率Ｒと光電場強度｜Ｅ
｜² とをそれぞれ上記式に従い計算する。なお、Ａｌ₂
Ｏ₃ の波長９８０ｎｍの光に対する屈折率は１．６であ
り、ＴｉＯ₂ の波長９８０ｎｍの光に対する屈折率は
２．６５である。また、半導体材料部分（活性層）の屈
折率は任意に設定した。また、発振波長を９８０ｎｍと
した理由は、近年、光ファイバ増幅器のポンプ光として
この波長のかつ高出力の光を発する半導体レーザが望ま
れているからである。図３（Ａ）に反射率Ｒについての
上記計算結果を、また、図３（Ｂ）に光電場強度｜Ｅ｜
² についての上記計算結果をそれぞれ示した。なお、図
３（Ａ）は、第１の誘電体膜１３ａの膜厚ｄ_１、第２の
誘電体膜１３ｂの膜厚ｄ_２ および反射率Ｒを３次元座
標の１つずつの座標に割り当てて示してある。また、図
３（Ｂ）は、第１の誘電体膜１３ａの膜厚ｄ₁ 、第２の
誘電体膜１３ｂの膜厚ｄ₂ および光電場強度｜Ｅ｜² を
３次元座標の１つずつの座標に割り当てて示してある。
但し、膜厚ｄ₁ についてはλ／ｎ₁に対する比の形で、
また、膜厚ｄ₂ についてはλ／ｎ₂ に対する比の形で、
反射率Ｒについては％表示でなく絶対値で、光電場強度
｜Ｅ｜² については任意単位でそれぞれ示してある（図
４、図５の該当するパラメータにおいて同じ。）。

【００３０】これら図３（Ａ）および（Ｂ）から分かる
様に、屈折率ｎ₁ およびｎ₂ を固定した状態で膜厚ｄ₁
およびｄ₂ を任意に変化させた場合、半導体レーザの出
射端面１７の発振光に対する反射率Ｒは図３（Ａ）の様
に変化し、一方、半導体材料部分の端面１１ｘと第２の
誘電体膜１３ｂとの界面での光電場強度｜Ｅ｜² は図３
（Ｂ）の様に変化することが理解出来る。

【００３１】そこで、今度は、図３（Ａ）および（Ｂ）
に示した反射率Ｒおよび光電場強度｜Ｅ｜² 各々の変化
の様子を、等高線を用いた表示に書き直してみる。その
結果を図４（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示した。な
お、これら等高線表示をした図４（Ａ）および（Ｂ）に
おいて、「低」と書いた部分が反射率Ｒ若しくは光電場
強度｜Ｅ｜² が最も低い部分であり、その周囲では等高
線表示に従い反射率若しくは光電場強度が徐々に高くな
っていっていることを示している。

【００３２】これら図３および図４（特に図４）から明
らかな様に、光電場強度｜Ｅ｜² を最も低くできる膜厚
ｄ₁ および膜厚ｄ₂ の領域と、反射率Ｒを最も低くでき
る膜厚ｄ₁ および膜厚ｄ₂ の領域とは異なっている。す
なわち、光電場強度｜Ｅ｜²を極小にしてなおかつ反射
率Ｒを光電場強度とは独立に設定できる余地が残されて
いることが分かる。したがって、半導体レーザの設計か
ら出射端面に要請される反射率Ｒを要請通りに設定で
き、なおかつ、半導体材料部分の端面と第２の誘電体膜
との界面での光電場強度を最少（極小）若しくはその近
傍の値にできることが分かる。また、このことは、屈折
率ｎ₁ およびｎ₂ を上記２．６５や１．６以外の値に設
定した場合にもいえるから、第１および第２の誘電体膜
を構成する材料の屈折率からくる制約を、この発明は緩
和出来るといえる。

【００３３】次に、半導体レーザの設計から出射端面に
要請される反射率Ｒを２％に設定しなければならない場
合を想定して、なおかつ、上記光電場強度を極小に出来
る膜厚ｄ₁ および膜厚ｄ₂ を図４から読み取ってみる。
すると、ｄ₁ ＝０．１２λ／ｎ₁ 、ｄ₂ ＝０．０８λ／
ｎ₂ 近傍の値がそれぞれ読み取れる。また、第２の誘電
体膜の膜厚ｄ₂ を上記読み取った値０．０８λ／ｎ₂ に
設定して、第１の誘電体膜の膜厚ｄ₁ を０からλ／４ｎ
₁ まで種々に変えたときの上記反射率Ｒおよび光電場強
度｜Ｅ｜² を上記式に従い計算する。この計算結果を図
５（Ａ）および（Ｂ）に示した。１層の誘電体膜で端面
膜を構成した場合は図７に示した様に、反射率を極小に
する膜厚ｄ₁ と光電場強度を極小にする膜厚ｄ₁ とが同
じであったのに対し、この発明では両者が相違すること
が分かる。

【００３４】この実施例の半導体レーザでは、少なくと
も２層の所定の誘電体膜で構成した端面膜を設けたので
出射端面ではしきい値を低くしすぎない範囲で発振光に
対する反射率を抑えられるから、この出射端面からは高
出力の光が取り出せる。さらに、半導体材料部分の端面
と第２の誘電体膜との界面において発振光の電場の振幅
が節になるので光電場強度を小さくできるから、ＣＯＤ
破壊の防止を従来より図れる。また、この発明の半導体
レーザは、窓構造やＬＯＣ（Large Optical Cavity：活
性層での光エネルギー密度を低減するために光を活性層
から積極的にしみ出させる構造）を作りつけてある半導
体レーザに比べ、出射光の波面収差を小さくできるか
ら、光ファイバーと一体化したモジュールに組み込むに
好適でかつＣＯＤ破壊の起きにくいＬＤといえる。ま
た、この出願の各発明は、比較的高出力動作されるＧａ
Ａｓ系の半導体レーザに適用して好適であるが、もちろ
ん他の材料系（例えばＩｎＰ系）の半導体レーザにも適
用出来る。

【００３５】上述においてはこの出願の半導体レーザお
よびその製造方法の実施例について説明したが、これら
発明は上述の実施例に限られない。たとえば、上述の各
実施例では典型的なファブリ・ペロ型の半導体レーザに
これら発明を適用したが、他の構造例えば回折格子を有
したファブリ・ペロ型の半導体レーザなどにも適用出来
る。また、上述の実施例では端面膜を２層の誘電体膜で
構成した例を示したが、３層以上の誘電体膜で端面膜を
構成する場合にも適用出来る。

【００３６】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
出願の第一および第二発明によれば、半導体材料部分に
おける２つの端面のうちの少なくとも一方の端面に、少
なくとも２層の誘電体膜で構成され端面膜であって、各
誘電体膜の膜厚および発振光に対する屈折率が、半導体
レーザの設計上当該半導体レーザの出射端面に要請され
る前記発振光に対する反射率を確保でき然も前記半導体
材料部分の端面とこれに接する誘電体膜との界面におけ
る光電場強度を最少若しくはその近傍の値にできる膜厚
および屈折率となっている端面膜を具えたファブリ・ペ
ロ型の半導体レーザが得られる。このため、高出力動作
出来かつＣＯＤ破壊限界が従来より高いファブリ・ペロ
型の半導体レーザの実現が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の半導体レーザの構造を説明する図であ
る。

【図２】実施例の説明図であり、計算に用いたパラメー
タの説明図である。

【図３】実施例の説明図であり、反射率と光電場強度と
の設定の独立性を示す図（その１）である。

【図４】実施例の説明図であり、反射率と光電場強度と
の設定の独立性を示す図（その２）である。

【図５】実施例の説明図であり、反射率と光電場強度と
の設定の独立性を示す図（その３）である。

【図６】従来技術の課題の説明図である。

【図７】従来技術の課題の説明図である。

【符号の説明】

１０：実施例の半導体レーザ １１：半導体材料部分 １１ａ．活性層 １１ｂ：下側クラッド層 １１ｃ：上側クラッド層 １１ｘ，１１ｙ：半導体材料部分の端面 １３：端面膜 １３ａ：第１の誘電体膜 １３ｂ：第２の誘電体膜 １５：高反射膜 １７：半導体レーザの出射端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀川 英明 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファブリ・ペロ型の半導体レーザにおい
   て、 半導体材料部分における２つの端面のうちの少なくとも
   一方の端面に、少なくとも２層の誘電体膜で構成された
   端面膜であって、該少なくとも２層の誘電体膜それぞれ
   の膜厚および発振光に対する屈折率が、半導体レーザの
   設計上当該半導体レーザの出射端面に要請される前記発
   振光に対する反射率を確保でき然も前記半導体材料部分
   の端面とこれに接する誘電体膜との界面における光電場
   強度を最少若しくはその近傍の値にできる膜厚および屈
   折率となっている、端面膜を具えたことを特徴とする半
   導体レーザ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
   て、 前記端面膜を、半導体レーザの外部側に位置する第１の
   誘電体膜および前記半導体材料部分の端面に接する第２
   の誘電体膜であって、 該第１の誘電体膜の前記発振光に対する屈折率をｎ₁ 、
   膜厚をｄ₁ 、該第２の誘電体膜の前記発振光に対する屈
   折率をｎ₂ 、膜厚をｄ₂ とそれぞれしたとき、これらｎ
   ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂ およびｄ₂ が、 下記式で与えられる半導体レーザ出射端面での発振光に
   対する反射率Ｒを前記要請される反射率とでき然も下記
   式で与えられる前記半導体材料部分の端面と前記第２の
   誘電体膜との界面における光電場強度｜Ｅ｜² を最少若
   しくはその近傍の値にできる屈折率および膜厚となって
   いる、第１の誘電体膜および第２の誘電体膜で構成して
   あることを特徴とする半導体レーザ。 【数１】 ただし、式中、λは当該半導体レーザにおける発振光の
   波長、ｎ₃ は前記半導体材料部分の前記発振光に対する
   屈折率、ｎ₀ は空気の前記発振光に対する屈折率、ｒ₀
   およびｔ₀ は前記第１の誘電体膜と外部との界面での前
   記発振光に対する反射率および透過率、ｒ₁ およびｔ₁
   は前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との界面で
   の前記発振光に対する反射率および透過率、ｒ₂ および
   ｔ₂ は前記半導体材料部分の端面と前記第２の誘電体膜
   との界面での前記発振光に対する反射率および透過率、
   Ｅ₃ ⁺は前記半導体材料部分内でその端面に向かう光電
   場、Ｅ₃ ^-は前記半導体材料部分内でその端面から内部に
   向かう光電場、Ｅ₀ ⁺は前記第１の誘電体膜から外部に向
   かう光電場をそれぞれ示す。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体レーザにおい
   て、 前記要請される反射率を２％とし、前記発振光の波長λ
   を９８０ｎｍとし、前記第１の誘電体膜の屈折率ｎ₁ を
   ２．６５とし、前記膜厚ｄ₁ を０．１２λ／ｎ₁ で与え
   られる膜厚とし、前記第２の誘電体膜の屈折率ｎ₂ を
   １．６とし、前記膜厚ｄ₂ を０．０８λ／ｎ₂ で与えら
   れる膜厚としてあることを特徴とする半導体レーザ。
4. 【請求項４】 ２つの端面を有した半導体材料部分と該
   ２つの端面のうちの少なくとも一方の端面に設けられた
   端面膜とを具え、該端面膜とこれが設けられている半導
   体材料部分の端面とから成る半導体レーザ端面の反射率
   が半導体レーザの設計上要請される反射率とされている
   ファブリ・ペロ型の半導体レーザを製造するに当たり、 前記端面膜を少なくとも２層の誘電体膜で構成し、 前記少なくとも２層の誘電体膜おのおのの屈折率および
   膜厚を、前記要請される反射率を満たし然も前記要請さ
   れる反射率において前記半導体材料部分の前記端面とこ
   れに接する誘電体膜との界面での光電場強度が最少若し
   くはその近傍の値となるような屈折率および膜厚となる
   よう調整して、前記端面膜を形成することを特徴とする
   半導体レーザの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の半導体レーザの製造方
   法において、 前記端面膜を、半導体レーザの外部側に位置する第１の
   誘電体膜および前記半導体材料部分の端面に接する第２
   の誘電体膜の２層構成とする場合、 該第１の誘電体膜の前記発振光に対する屈折率をｎ₁ 、
   膜厚をｄ₁ 、該第２の誘電体膜の前記発振光に対する屈
   折率をｎ₂ 、膜厚をｄ₂ とそれぞれしたとき、これらｎ
   ₁ 、ｄ₁ 、ｎ₂ およびｄ₂ が、 下記式で与えられる半導体レーザ出射端面での発振光に
   対する反射率Ｒを前記要請される反射率とでき然も下記
   式で与えられる前記半導体材料部分の端面と前記第２の
   誘電体膜との界面における光電場強度｜Ｅ｜² を最少若
   しくはその近傍の値にできる屈折率および膜厚となるよ
   うに、 これら第１および第２の誘電体膜を構成する材料をそれ
   ぞれ選択しかつ膜厚をそれぞれ制御することを特徴とす
   る半導体レーザの製造方法。 【数２】 ただし、式中、λは当該半導体レーザにおける発振光の
   波長、ｎ₃ は前記半導体材料部分の前記発振光に対する
   屈折率、ｎ₀ は空気の前記発振光に対する屈折率、ｒ₀
   およびｔ₀ は前記第１の誘電体膜と外部との界面での前
   記発振光に対する反射率および透過率、ｒ₁ およびｔ₁
   は前記第１の誘電体膜と前記第２の誘電体膜との界面で
   の前記発振光に対する反射率および透過率、ｒ₂ および
   ｔ₂ は前記半導体材料部分の端面と前記第２の誘電体膜
   との界面での前記発振光に対する反射率および透過率、
   Ｅ₃ ⁺は前記半導体材料部分内でその端面に向かう光電
   場、Ｅ₃ ^-は前記半導体材料部分内でその端面から内部に
   向かう光電場、Ｅ₀ ⁺は前記第１の誘電体膜から外部に向
   かう光電場をそれぞれ示す。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体レーザの製造方
   法において、 前記要請される反射率を２％とし、前記発振光の波長λ
   を９８０ｎｍとする場合、 前記第１の誘電体膜を構成する材料としてＴｉＯ₂ を用
   い、 前記第２の誘電体膜を構成する材料としてＡｌ₂ Ｏ₃ を
   用い、 該ＴｉＯ₂ をその膜厚が０．１２λ／ｎ₁ となるよう制
   御し、および、 に該Ａｌ₂ Ｏ₃ をその膜厚が０．０８λ／ｎ₂ となるよ
   うに制御することを特徴とする半導体レーザの製造方法
   （ただし、ｎ₁ はＴｉＯ₂ 膜の屈折率、ｎ₂ はＡｌ₂ Ｏ
   ₃ 膜の屈折率である。）。